電磁攪拌（Electromagnetic Stirring;EMS）技術(shù)廣泛應用于連鑄生產(chǎn)中。電磁攪拌是電磁電器激發(fā)的交變磁場滲透到鋼水中,在其中感生起感應電流,該感應電流與當?shù)卮艌鱿嗷プ饔?產(chǎn)生洛倫茲力帶動鋼水運動。電磁攪拌技術(shù)是把電磁攪拌器與鑄坯作為一個整體來考慮,其分類也必須涉及電磁攪拌器本身以及與鑄坯相關(guān)聯(lián)的攪拌器的安裝位置和鑄坯內(nèi)鋼水的流動形態(tài)。本課題選取了一種,多模式磁場坩堝電磁攪拌器,該電磁攪拌器是針對科研院校的研究實驗要求,由高校與電磁攪拌器制造廠商共同研制。本論文以多模式磁場坩堝電磁攪拌器為研究對象,利用Ansoft Maxwell軟件建立電磁攪拌器的電磁場數(shù)值分析模型,求解獲得各模式磁場電磁攪拌過程中坩堝內(nèi)電磁場分布規(guī)律以及各項工藝參數(shù)對電磁場的影響。在各類磁場型電磁攪拌作用下,磁場分布各具特征,可對不同類型的鑄坯產(chǎn)生相應的冶金效果。通過改變電磁攪拌的各項工藝參數(shù),可調(diào)節(jié)磁場的大小和形態(tài)。利用Fluent軟件建立電磁攪拌器內(nèi)坩堝以及金屬熔體的流場計算模型,從電磁場模擬結(jié)果中導出X、Y、Z各向磁感應強度以及各節(jié)點的位置信息,利用自編MATLAB程序,轉(zhuǎn)化出“mag”格... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 電磁攪拌冶金技術(shù)的發(fā)展概論
        1.1.1 國外電磁攪拌技術(shù)發(fā)展概況
        1.1.2 我國電磁攪拌技術(shù)發(fā)展概況
    1.2 電磁攪拌的類別及特性
        1.2.1 按使用的激勵電源分類
        1.2.2 按激發(fā)的磁場形態(tài)分類
        1.2.3 按激發(fā)磁場的電源相數(shù)和頻率分類
    1.3 電磁攪拌的數(shù)值模擬概論
        1.3.1 磁流體力學概論
        1.3.2 電磁攪拌數(shù)值模擬概論
    1.4 本論文的研究目的意義與主要內(nèi)容
第二章 多模式磁場電磁攪拌器原理及設計
    2.1 電磁攪拌器的磁場激發(fā)原理
    2.2 多模式磁場電磁攪拌實驗設備設計
    2.3 多模式磁場電磁攪拌實驗設備結(jié)構(gòu)
        2.3.1 電磁攪拌器本體
        2.3.2 電磁攪拌器控制系統(tǒng)
        2.3.3 電磁攪拌器冷卻水系統(tǒng)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 電磁攪拌器電磁場數(shù)值模擬
    3.1 電磁場數(shù)學模型
        3.1.1 基本假設
        3.1.2 麥克斯韋方程組
        3.1.3 本構(gòu)關(guān)系
    3.2 電磁場有限元模型的建立
        3.2.1 ANSYS Maxwell軟件簡介
        3.2.2 幾何模型的建立
        3.2.3 物性參數(shù)的選擇
        3.2.4 網(wǎng)格劃分
        3.2.5 施加邊界條件以及激勵
        3.2.6 求解及后處理
    3.3 磁場數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.3.1 各磁場的作用下電磁攪拌器內(nèi)磁場分布特征
        3.3.2 工藝參數(shù)對磁感應強度分布的影響
        3.3.3 工藝參數(shù)對電磁力分布的影響
        3.3.4 網(wǎng)格劃分
    3.4 數(shù)值模擬與實測結(jié)果的比較
    3.5 本章小結(jié)
第四章 電磁攪拌器流場數(shù)值模擬
    4.1 流場的數(shù)學模型
        4.1.1 基本假設
        4.1.2 磁流體力學模型
    4.2 坩堝內(nèi)流體模型的建立
        4.2.1 ANSYS Fluent軟件簡介
        4.2.2 電磁攪拌作用下電磁場與流場耦合
        4.2.3 流場的有限元模型
    4.3 各模式磁場電磁攪拌流場計算結(jié)果與分析
        4.3.1 各模式磁場作用對坩堝內(nèi)流場分布的影響
        4.3.2 工藝參數(shù)對坩堝內(nèi)流體的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 多模式磁場電磁攪拌器工藝參數(shù)的優(yōu)化試驗
    5.1 各模式磁場電磁攪拌對圓坯質(zhì)量的影響
        5.1.1 合金材料的制備
        5.1.2 金相組織的分析
    5.2 多模式磁場電磁攪拌工藝參數(shù)范圍的選擇
        5.2.1 磁場模式的選擇
        5.2.2 工藝參數(shù)的選擇
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)語
    結(jié)論
    展望
參考文獻
攻讀學位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]二冷輥式電磁攪拌對高強鋼低倍組織與性能的影響[J]. 謝世正,肖愛達,聶嫦平,周劍豐,隋亞飛,劉彭.  連鑄. 2020(01)
[2]控冷環(huán)縫電磁攪拌對Al-Zn-Mg-Cu合金初生Al3Zr相及組織的影響[J]. 關(guān)天洋,張志峰,徐永濤,白月龍,王平.  特種鑄造及有色合金. 2020(01)
[3]電磁攪拌工藝對模具鋼組織和性能的影響[J]. 李新亮.  寬厚板. 2019(06)
[4]Φ380 mm 40Cr鋼連鑄圓坯結(jié)晶器電磁攪拌器電流參數(shù)優(yōu)化[J]. 張洪才,林鵬,許正周,印傳磊,翟萬里,許光樂.  煉鋼. 2019(06)
[5]360 mm×450 mm大方坯電磁攪拌強度對齒輪鋼碳元素均質(zhì)性的影響與控制研究[J]. 李紅光.  鋼鐵釩鈦. 2019(01)
[6]電磁攪拌器磁場形態(tài)研究及選擇[J]. 王亞非,賈華,袁日棟.  鑄造技術(shù). 2018(07)
[7]凝固末端電磁攪拌位置優(yōu)化及其對高碳鋼連鑄圓坯內(nèi)部質(zhì)量的影響[J]. 吉光,高秀華,張洪才,鄭力寧,王子健,楊躍.  熱加工工藝. 2018(09)
[8]凝固末端電磁攪拌技術(shù)的應用與實踐[J]. 楊軍.  甘肅冶金. 2017(06)
[9]結(jié)晶器內(nèi)磁感應強度分布研究[J]. 馬忠存,熊洪進,郭鑫.  黑龍江冶金. 2015(05)
[10]Effects of Steel Teeming in New Slide Gate System with Electromagnetic Induction[J]. Qiang WANG,De-jun LI,Xing-an LIU,Xue-bin WANG,Jie DONG,Ji-cheng HE.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(01)

博士論文
[1]高強鋁合金大體積熔體復合環(huán)縫式電磁攪拌處理方法及應用研究[D]. 何敏.北京科技大學 2019
[2]不可壓MHD方程組及其相關(guān)模型適定性和漸近極限研究[D]. 吳忠林.北京工業(yè)大學 2015
[3]螺旋磁場攪拌對合金內(nèi)在質(zhì)量影響的模擬與實驗研究[D]. 趙倩.大連理工大學 2013
[4]連鑄電磁攪拌結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動的數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 張靜.東北大學 2011
[5]圓坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌過程數(shù)學模擬與實驗研究[D]. 吳扣根.上海大學 2001

碩士論文
[1]圓坯連鑄電磁攪拌的模擬與工藝研究[D]. 陳偉.東北大學 2014
[2]5A02鋁合金板材磁脈沖成形流動規(guī)律研究[D]. 韓玉杰.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]多層槳在假塑性流體中的混合特性研究[D]. 胡凡金.山東大學 2012
[4]本土中小型EMS企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略的研究[D]. 魯子明.上海交通大學 2009
[5]基于有限元法的盤式無鐵心永磁同步電動機的參數(shù)計算[D]. 張曉文.天津大學 2007
[6]電磁場作用下定向凝固過程流動、傳熱、傳質(zhì)的耦合數(shù)值模擬[D]. 龔鋒.西北工業(yè)大學 2006



本文編號：3728616